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耐火球熱工特性對比

球床上段高溫區使用的耐火球不僅要有較好的理化特性,而且作為熱交換體來說,需要有良好的熱工特性,以利于強化球床周期熱工過程。。

與高鋁質耐火球和硅質耐火球相比,鎂鋁質耐火球的導熱系數、熱容量、導溫系數均有較大提高,其熱物理特性更為優越。由表2可以看出,與高鋁質耐火球和硅質耐火球相比,鎂鋁質耐火球材質密度較大,使單位球床質量增加,球床質量系數也隨之增加。其他指標只有球徑和空隙度有參變關系。對于等徑均一的耐火球床層,其空隙度是個常量。當球徑確定之后,其他參數均為定值,與材質條件無關。

目前生產耐火球常用的方法及工藝介紹

機壓成型法是目前耐火球生產中使用多的成型方法。該方法使用壓球機和鋼模具將配制耐火球原料壓制成球體。因一般機壓成型均指含水量為4%～9%的半干料成型方法，因而也稱半干法成型。該法常用的設備有摩擦壓磚機、杠桿壓磚機和液壓機等。

機壓成型過程實質上是一個使球料內顆粒密集和空氣排出、形成致密球體的過程。機壓成型的耐火球具有密度高、強度大、干燥收縮和燒成收縮小、耐火球尺寸容易控制等優點，所以該法在耐火球生產中占主要地位。機壓成型時為獲得致密的球體，必須給予球料足夠的壓力。這壓力的大小應能夠克服球料顆粒間的內摩擦力，克服球料顆粒與模壁間的外摩擦力，克服由于球料水分、顆粒及其在模具內填充不均勻而造成的壓力分布不均勻性。

這三者之間的比例關系取決于球料的分散度、顆粒組成、球料水分、球體的尺寸和形狀等。雖然壓力與球體致密化的關系有若干理論公式可供計算，如球體氣孔隨壓力成對數關系而變化等，但通常用試驗方法近似地確定球體所需的單位面積壓力，并依此決定壓磚機應有的總壓力。

機壓成型對球料的要求除水分應有一定的波動范圍外，對其顆粒度也有一定的要求，如應有合理的粒級配比，堆積密度盡可能大。一般臨界粒度為3～5mm，小于0。088mm的細粉含量應在35%～45%范圍內。機壓成型的耐火球最易出現的缺陷是層裂和層密度現象。層裂是在加壓過程中形成的垂直于加壓方向的層狀裂縫。球料水分過高、細粉過量、結合劑過少及壓力過高都會導致層裂的產生。

因此，在生產中須對這幾方面的參數加以控制。層密度現象即成型后耐火球的密度沿加壓方向逆變。由上方單向加壓的耐火球一般是上密下疏，同一水平面上是中密外疏。這是由于球料顆粒間的摩擦力和球料與模壁間的摩擦力而造成的壓力遞減所致。采用雙面加壓及在模具四壁涂潤滑油降低外摩擦力的方法，可減少此種現象并降低球體的氣孔率。

選用成型設備要根據耐火球的質量要求、尺寸和生產數量等進行綜合考慮。一般加熱爐用耐火球或形狀簡單、數量多、質量要求一般的制品，可選用生產效率較高的杠桿壓球機；質量要求較高的耐火球可采用公稱壓力不低于2000K•N的摩擦壓球機。

球式熱風爐球床裝耐火球量及球床尺寸的確定

球式熱風爐球床裝入耐火球的多少，直接影響到熱風爐的工作效果。由于1 m3耐火球的熱交換面積要比同體積格子磚加熱面積大得多，即球床內耐火球的加熱面積是足夠的。    　 　因此，在考慮耐火球的裝入量時，主要不是考慮耐火球的加熱面積而著重考慮的是耐火球的重量，即保證裝入球床的耐火球量要有足夠的貯熱能力。一座球式熱風 爐裝球量多少，應根據入爐風量、風溫及送風時間等進行熱工計算。但在生產實際中，一般都不做復雜的熱工計算，而是根據經驗確定出一座球式熱風爐的裝球量。 實踐證明，這樣做也是可靠的。

 生產中，當風溫為1050～1100℃時，三座球式熱風爐的總裝球量，一般可以按1 m3高爐有效容積平均裝入耐火球量為1.8～2.0 t／m3計，或者按每分鐘1 m3鼓風平均裝入耐火球量為0.75～1.0 t／(m3·min)計，計算出三座球式熱風爐的總裝球量后，進而確定出一座球式熱風爐的裝球量。若一座高爐只配置兩座球式熱風爐時，其總裝球量可以適當減少，而每座球式熱風爐的裝球量可以適當增加。    　 　球式熱風爐的球床尺寸是指球床的直徑和球床的高度。確定球床的尺寸時，主要考慮的是有利于球床的熱交換和降低氣流的阻力損失。球床直徑大，高度低，氣流 速度小，雖然有利于降低氣流阻損，但不利于熱交換，反之，氣流阻損大。因此，球床設計時，直徑和高度須綜合考慮，二者兼顧。確定球床直徑一般可按高爐 鼓風通過球層氣流速度為1.2～2.0 rn／s計算，或按鼓風通過空爐流速為0.45～0.74 m／s計算。然后再根據一座球式熱風爐用耐火球的數量計算出球床的高度。生產實踐表明，不論球式熱風爐的大小，球床的高度都宜控制在5—6 m的范圍，認為這樣的高度對傳熱和氣流阻損都是比較合適的。另外，在生產過程中，由于球床周期性的加熱，耐火球發生膨脹，球床升高，使拱頂空間減少，影響氣流分布和煤氣燃燒效果。因此，在考慮球床高度時，應當考慮留足球床上脹的位置。    　　過去的球式熱風爐，球床上下段耐火球的材質和直徑均相同，這樣既不適應溫度分布，也不適應熱交換規律。目前，對裝入球床的耐火球改為：球床上部2 m高度段裝直徑較大的硅質耐火球，以下部分段裝直徑較小的高鋁耐火球或粘土耐火球。耐火球直徑大小，不僅直接影響到傳熱面積和氣流阻損，也影響耐火球制造加工成本。多種因素綜合考慮，目前常采用的耐火球直徑一般為30～60 mm范圍。硅質耐火球要求含SiO2大于93％，高鋁耐火球含Al2O3量在60％～70％范圍。并要求耐火球致密，燒成溫度足夠。